Δομή, λειτουργίες, σύνθεση και εφαρμογές του Gangliosides

Το γαγγλιοσίδες είναι σφιγγολιπίδια μεμβράνης που ανήκουν στην κατηγορία των όξινων γλυκοσφιγγολιπιδίων. Είναι τα πιο άφθονα γλυκολιπίδια και εμπλέκονται στη ρύθμιση πολλών ιδιοτήτων μεμβράνης, καθώς και πρωτεϊνών που συνδέονται με αυτές. Είναι ιδιαίτερα άφθονα στους νευρικούς ιστούς.

Χαρακτηρίζονται από την παρουσία καταλοίπων σακχάρων με ομάδες καρβοξυλίου (σιαλικά οξέα) και μαζί με σουλφατίδια, τα οποία περιέχουν μια ομάδα θειικών Ο--δεσμευμένο σε υπόλειμμα γλυκόζης ή γαλακτόζης. Αντιπροσωπεύουν μία από τις δύο οικογένειες όξινων γλυκοσφιγγολιπιδίων σε ευκαρυώτες.

Ο όρος γαγγλιοζίτη δημιουργήθηκε το 1939 από τον Γερμανό βιοχημικό Ernst Klenk, όταν αναφερόταν σε ένα μίγμα ενώσεων που εξήχθησαν από τον εγκέφαλο ενός ασθενούς με νόσο Niemann-Pick. Ωστόσο, η πρώτη δομή ενός γαγγλιοσιδίου διασαφηνίστηκε το 1963.

Κοινή χρήση με άλλους σφιγγολιπίδιο κεραμίδιο υδρόφοβο σκελετό, το οποίο αποτελείται από ένα μόριο της σφιγγοσίνης δεσμεύεται από ένα αμιδικό δεσμό σε ένα λιπαρό οξύ των 16 έως 20 άτομα άνθρακα με έναν διπλό δεσμό σε trans μεταξύ των ανθράκων των θέσεων 4 και 5.

Ευρετήριο

• 1 Δομή
  • 1.1 Χαρακτηριστικά της πολικής ομάδας
• 2 Λειτουργίες
  • 2.1 Στο νευρικό σύστημα
  • 2.2 Στην κυτταρική σηματοδότηση
  • 2.3 Στη δομή
• 3 Περίληψη
  • 3.1 Κανονισμός
• 4 Εφαρμογές
• 5 Αναφορές

Δομή

Τα γαγγλιοσίδια χαρακτηρίζονται από την παρουσία στην αλυσίδα πολικής κεφαλής τους αλυσίδων ολιγοσακχαριτών, στη σύνθεση των οποίων υπάρχουν μόρια σιαλικού οξέος συνδεδεμένα με β-γλυκοσιδικούς δεσμούς στον υδρόφοβο σκελετό του κεραμιδίου.

Είναι εξαιρετικά ποικιλόμορφη μόρια εν όψει των πολλών πιθανών συνδυασμών των αλυσίδων ολιγοσακχαριτών, διαφορετικούς τύπους σιαλικού οξέος και των απολικών ουρές συνδέονται με το κεραμίδιο ραχοκοκαλιά, τόσο της σφιγγοσίνης και λιπαρών οξέων που συνδέονται με αμιδικούς δεσμούς σκελετού το εν λόγω.

Στον νευρικό ιστό, οι συνηθέστερες αλυσίδες λιπαρών οξέων μεταξύ των γαγγλιοσίδων παριστάνονται από παλμιτικό και στεατικό οξύ.

Χαρακτηριστικά της πολικής ομάδας

Η περιοχή της πολικής κεφαλής αυτών των σφιγγολιπιδίων τους δίνει ισχυρό υδρόφιλο χαρακτήρα. Αυτή η πολική ομάδα είναι πολύ ογκώδης σε σύγκριση με αυτή των φωσφολιπιδίων, όπως η φωσφατιδυλοχολίνη, για παράδειγμα.

Ο λόγος γι 'αυτήν την ογκομετρία έχει να κάνει με το μέγεθος των αλυσίδων ολιγοσακχαριτών, καθώς και με την ποσότητα των μορίων ύδατος που σχετίζονται με αυτούς τους υδατάνθρακες.

Τα σιαλικά οξέα είναι παράγωγα του 5-αμινο-3,5-διδεοξυ-D οξέος-glicero-Δ-γαλακτό-μη-2-ουλοπυρανοζοϊκό ή νευραμινικό οξύ. Υπάρχουν τρεις τύποι σιαλικών οξέων γνωστών σε γαγγλιοσίδες:-Ν-ακετυλο, 5-Ν-ακετυλ-9-Ο-ακετυλ και 5-Ν-γλυκολυλο-παράγωγο, το οποίο είναι το πιο κοινό στους υγιείς ανθρώπους.

Γενικά τα θηλαστικά (συμπεριλαμβανομένων των πρωτευόντων) είναι ικανά να συνθέσουν οξύ-Ν-γλυκολυλ-νευραμινικό, αλλά οι άνθρωποι πρέπει να το αποκτήσουν από πηγές τροφίμων.

Η ταξινόμηση αυτών των λιπιδίων μπορεί να βασίζεται τόσο στον αριθμό των υπολειμμάτων σιαλικού οξέος (από 1-5), όσο και στη θέση αυτών στο μόριο γλυκοσφιγγολιπιδίου.

Η πλέον συνηθισμένη αλληλουχία ολιγοσακχαριτών είναι ο τετρασακχαρίτης Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβ, αλλά μπορούν επίσης να βρεθούν λιγότερα υπολείμματα.

Λειτουργίες

Οι ακριβείς βιολογικές επιπτώσεις των γαγγλιοσιδίων δεν έχουν πλήρως διευκρινιστεί, ωστόσο, φαίνεται να εμπλέκονται στην κυτταρική διαφοροποίηση και τη μορφογένεση στην πρόσδεση ορισμένων ιών και βακτηριδίων, και διεργασίες κυτταρικής προσκόλλησης τύπου-ειδικά ως συνδέτες για πρωτεΐνες selectins.

Στο νευρικό σύστημα

Τα γλυκοσφιγγολιπίδια με σιαλικό οξύ έχουν ιδιαίτερη σημασία στο νευρικό σύστημα, ειδικά στα κύτταρα της γκρίζας ύλης του εγκεφάλου. Αυτό έχει να κάνει με το γεγονός ότι τα γλυκοσυζεύγματα, γενικά, αναγνωρίζονται ως αποτελεσματικοί φορείς πληροφόρησης και αποθήκευσης για τα κύτταρα.

Βρίσκονται κυρίως στην εξωτερική μονοστιβάδα της μεμβράνης του πλάσματος, έτσι ώστε να έχουν σημαντική συμμετοχή στο glycocalyx, μαζί με γλυκοπρωτεΐνες και πρωτεογλυκάνες.

Αυτός ο γλυκοκαλύκας ή εξωκυτταρική μήτρα είναι απαραίτητος για την κυτταρική κίνηση και την ενεργοποίηση των οδών σηματοδότησης που εμπλέκονται στην ανάπτυξη, τον πολλαπλασιασμό και τη γονιδιακή έκφραση.

Στην κυτταρική σηματοδότηση

Όπως και ό, τι συμβαίνει με άλλες σφιγγολιπίδια, παραπροϊόντα αποικοδόμησης των γαγγλιοσιδίων επίσης έχουν σημαντικές λειτουργίες, ειδικά σε διαδικασίες και ανακύκλωσης των στοιχείων σηματοδότησης για το σχηματισμό νέων μορίων λιπιδίου.

Εντός οι γαγγλιοσίδια διπλοστοιβάδα συμβαίνουν σε μεγάλο βαθμό στα πλούσια λιπιδικών σχεδιών σε σφιγγολιπίδια, όπου «σηματοδότηση domains γλυκο» που μεσολαβούν επίσης ενδοκυτταρικές αλληλεπιδράσεις και διαμεμβρανική σταθεροποίησης και σύνδεσης σηματοδοσίας με είναι εγκατεστημένοι αναπόσπαστο πρωτεΐνες. Αυτά τα σύνολα λιπιδίων παίζουν σημαντικό ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα.

Στη δομή

Σχηματίζουν και να προωθήσει σωστή αναδίπλωση των σημαντικών πρωτεϊνών μεμβράνης, όπως GM1 γαγγλιοσίδιο στη διατήρηση της ελικοειδούς δομής της πρωτεΐνης α-συνουκλεΐνης, της οποίας η παρεκκλίνουσα μορφή σχετίζεται με τη νόσο του Parkinson. Έχουν επίσης συσχετιστεί με τις παθολογικές καταστάσεις της νόσου του Huntington, του Tay-Sachs και του Alzheimer's.

Σύνθεση

Γλυκοσφιγγολιπιδίων βιοσύνθεση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό ενδοκυτταρική μεταφορά μέσω των κυστιδίων ροή από το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) μέσω της συσκευής Golgi και τελειώνει στην πλασματική μεμβράνη.

Η βιοσυνθετική διαδικασία αρχίζει με το σχηματισμό του σκελετού κεραμιδίου στην κυτταροπλασματική πλευρά του ER. Ο σχηματισμός γλυκοσφιγγολιπιδίων εμφανίζεται αργότερα στη συσκευή Golgi.

Τα ένζυμα γλυκοσιδάσης που είναι υπεύθυνα για αυτή τη διαδικασία (γλυκοζυλοτρανσφεράση και γαλακτοσυλοτρανσφεράση) βρίσκονται στην κυτταροπλασματική πλευρά του συμπλόκου Golgi..

Η προσθήκη καταλοίπων σιαλικού οξέος στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα ολιγοσακχαριτών καταλύεται από λίγες γλυκοσυλοτρανσφεράσες δεσμευμένες στη μεμβράνη, αλλά οι οποίες περιορίζονται στην πλευρά του αυλού της μεμβράνης Golgi.

Διαφορετικές ενδείξεις υποδεικνύουν ότι η σύνθεση των απλούστερων γαγγλιοειδών εμφανίζεται στην πρώιμη περιοχή του συστήματος μεμβράνης Golgi, ενώ οι πιο σύνθετες εμφανίζονται στις πιο "καθυστερημένες" περιοχές..

Κανονισμού

Η σύνθεση ρυθμίζεται κατά πρώτο λόγο από την έκφραση των γλυκοζυλοτρανσφερασών, αλλά μπορούν επίσης να εμπλακούν επιγενετικά συμβάντα, όπως η φωσφορυλίωση των εμπλεκόμενων ενζύμων και άλλων..

Εφαρμογές

Μερικοί ερευνητές έχουν επικεντρώσει την προσοχή τους στη χρησιμότητα ενός συγκεκριμένου γαγγλιοσίδη, GM1. Η τοξίνη συντίθεται από V. χολέρα στους χολερικούς ασθενείς έχει μια υπομονάδα υπεύθυνη για την ειδική αναγνώριση αυτού του γαγγλιοσιδίου, η οποία παρουσιάζεται στην επιφάνεια των βλεννογόνων κυττάρων του εντέρου.

Έτσι, η GM1 έχει χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση των δεικτών αυτής της παθολογίας που πρέπει να περιλαμβάνονται στη σύνθεση των λιποσωμάτων που χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση της χολέρας.

Άλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν τη σύνθεση ειδικών γαγγλιοσιδίων και τη σύνδεσή τους με σταθερά υποστηρίγματα για διαγνωστικούς σκοπούς ή για τον καθαρισμό και την απομόνωση ενώσεων για τις οποίες έχουν συγγένεια. Έχει επίσης προσδιοριστεί ότι μπορούν να χρησιμεύσουν ως δείκτες για ορισμένους τύπους καρκίνου.

Αναφορές

1. Groux-Degroote, S., Guérardel, Υ., Julien, S., & Deannoy, Ρ. (2015). Γαγγλιοσίδες στον Καρκίνο του Μαστού: Νέες Προοπτικές. Βιοχημεία (Μόσχα), 80(7), 808-819.
2. Ho, J.A., Wu, L., Huang, Μ., Lin, Υ., Baeumner, A.J., Durst, R.A., & York, Ν. (2007). Εφαρμογή λιποσωμάτων ευαισθητοποιημένων με γανγγλιοσίδη σε ανοσοανάλυση σε εισροή ροής για τον προσδιορισμό της τοξίνης της χολέρας. Anal Chem., 79(1), 10795-10799.
3. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Εγχειρίδιο της έρευνας για τα λιπίδια 3 (1η έκδοση). Plenum Press.
4. Οι Lodish, H., Berk, Α., Kaiser, C.A., Krieger, Μ., Bretscher, Α., Ploegh, Η., Martin, Κ. (2003). Molecular Cell Biology (5η έκδοση). Freeman, W. Η. & Company.
5. O'Brien, J. (1981). Ασθένειες αποθήκευσης γαγγλιοσιδών: ενημερωμένη ανασκόπηση. Ital. J. Neurol. Sci., 3, 219-226.
6. Sonnino, S. (2018). Γανγγλιοσίδες. Στο S. Sonnino & Α. Prinetti (Eds.), Methods in Molecular Biology 1804. Humana Press.
7. Tayot, J.-L. (1983). 244,312. Ηνωμένες Πολιτείες.
8. van Echten, G., & Sandhoff, Κ. (1993). Μεταβολισμός γαγγλιοσιδίου. Το περιοδικό της βιολογικής χημείας, 268(8), 5341-5344.